[发明专利]使用2,6-萘二甲酸制备聚萘二甲酸乙二醇酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备高品质聚萘二甲酸乙二醇酯的方法，其中，即使在 乙二醇(下文称为“EG”)的摩尔比较低时，通过2，6-萘二甲酸(下文称为 “NDA”)的酯化，也会使副反应产物的形成最小化并且缩短反应时间。此 外，本发明提供了一种在低反应温度下进行的方法，由此可以防止产物 劣化和改善性质，从而获得高品质的聚萘二甲酸乙二醇酯。

背景技术

NDA是用于制备PEN的单体，而PEN则是多功能纤维或膜等的原 料。与聚对苯二甲酸乙二醇酯(下文称为“PET”)相比，由于PEN具有优 异的机械稳定性、热稳定性和化学稳定性，因而在膜、纤维、绝缘体、 磁带和瓶等中特别有用。不同于PET的苯环，PEN具有有着刚性结构的 萘环。因此，尽管具有与PET非常相似的结构，但是与PET相比，PEN 具有远远优于前者的诸如玻璃化转变温度、耐热性、拉伸强度和抗蠕变 性等机械性能。PEN还具有优于PET超过五倍的阻气性，因而在高强度 薄膜、阻隔性容器和耐热性容器等中非常有用。基于这些优点，PEN在 工业上适用于要求具有高强度、高耐热性和耐化学品性的产品。

PEN采用与PET相似的处理设备和技术制备。此外，PEN还可在各 种领域广泛地用作PET的替代物，但就PEN的重要性而言，关于使用 NDA的PEN合成方法和关于其所有性能的研究基本上还不够充分。

NDA因分子量比对苯二甲酸(下文称为“TPA”)高而呈不溶性。因此， EG/NDA的摩尔比应该至少为EG/TPA的摩尔比(摩尔比：1.1～1.2)的两 倍高，如果摩尔比低于所需水平，则无法将其进料至酯化反应器中。如 PET的聚合中所已知的那样，如果进料过量的EG，则摩尔比增加，使得 副反应产物的形成也随之增加。此外，延长的反应时间导致生产率降低， 因而会使PEN性能劣化和提高生产成本。

EG/NDA的摩尔比与EG/TPA处于相似水平时不足以产生浆料，因 而需要进行研究以解决这一问题。

作为克服上述缺点的解决方案，美国专利5,331,082公开了一种方 法，其中，以两轮过程(two-round process)将NDA进料至酯化反应器中， 并在压力设置为30psig、温度为260℃时向其中进料EG 1小时。美国专 利5,811,513公开了一种加入水以降低EG的摩尔比的方法。此外，韩国 专利第10-2001-0084527号公报公开了一种加入一元醇以降低EG的摩尔 比的方法。

上述使用水和醇的方法能够通过采用低摩尔比的EG来改善 EG/NDA浆料的生产方法而进行酯化反应。然而，因为在该方法中使用 了过量的水，因此水的使用增加了反应时间并使性能劣化。此外，在使 用醇的情况中，所使用的溶剂的单位成本高于水，因而在经济上是不利 的。

此外，如美国专利5,331,082所公开的包括在压力下反应的方法具有 以下缺点，即，使用较大量的二乙二醇(DEG)而使生产的聚合物变褐色和 难以获得性能一致的聚合物。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供可解决上述问题的PEN制备方法。根据 本发明，在所需温度范围内将EG进料至装有2，6-NDA和预聚物的酯化 反应器中，从而能够用低摩尔比的EG进行聚合以制备PEN。

此外，根据本发明的方法，以优选量进料EG以使副反应最小化和 缩短反应时间，并且低温缩聚反应防止了产物劣化，由此制备具有优异 品质的PEN。

技术方案

为实现上述目的，本发明公开了一种使用2，6-NDA和EG来制备PEN 的方法，所述方法包括以下步骤：进行酯化反应，其中，将预聚物和 2，6-NDA装在酯化反应器中，在将反应器的内部温度保持为240℃～250℃ 且在大气压力下，以基于2，6-NDA的比例为1.1～1.5的摩尔比将乙二醇 进料至所述反应器中，并调整蒸馏柱上部的温度；和通过加入热稳定剂 和催化剂进行缩聚反应。

根据本发明的另一优选实施方式，为提高酯化反应性和缩短反应 时间，优选将蒸馏柱上部的温度保持为95℃～120℃，更优选为100℃～ 105℃。

根据本本发明的另一优选实施方式，优选将真空度调整为0.5托～ 1.0托并于270℃～280℃、更优选于270℃～275℃的温度对由酯化获得 的预聚物进行缩聚。